CN110001392A - 用于运行能液力操作的动力输出离合器的方法 - Google Patents

用于运行能液力操作的动力输出离合器的方法 Download PDF

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CN110001392A CN201811518030.6A CN201811518030A CN110001392A CN 110001392 A CN110001392 A CN 110001392A CN 201811518030 A CN201811518030 A CN 201811518030A CN 110001392 A CN110001392 A CN 110001392A
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Abstract

本发明涉及一种用于运行能液力操作的动力输出离合器的方法，通过该动力输出离合器能够在市政或农业的作业车辆(1)的动力总成(2)中纳入接在动力输出装置(5)的动力输出轴(7)上的作业设备(9、10)，其中，通过动力输出离合器(6)，为了驱动作业设备(9、10)，依据压力通过力锁合向动力输出轴(7)传递转矩，其中，动力输出离合器(6)被施加第一离合器压力(pk1)，其中，在能预设的持续时间(Δt')之后检查，是否通过动力输出离合器(6)向动力输出轴(7)传递了最小驱动转速，并且在确认低于这个最低驱动转速时，通过施加第二离合器压力来将动力输出离合器(6)完全接合。

Description

用于运行能液力操作的动力输出离合器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行能液力操作的动力输出离合器的方法，通过这个动力输出离合器可以在市政或农业的作业车辆的动力总成中纳入接在动力输出装置的动力输出轴上的作业设备。通过动力输出离合器，为了驱动作业设备，依据压力将转矩通过力锁合(Kraftschluss)传递到动力输出轴上。作业设备这个概念不仅理解为例如可以通过三点式悬挂在前方和/或车尾侧布置在作业车辆上的加装设备或者理解为被作业车辆牵引的拖挂设备。
此外本发明还涉及一种农业作业车辆的动力总成的控制设备、一种电脑程序产品以及一种农业作业车辆的动力总成。
背景技术
可以在农业或市政中使用的作业车辆在车尾或车前侧设置有被称为取力器或PTO(power take-off)的动力输出装置。动力输出装置具有配有花键轴造型的取力器末端，由此出发可以通过万向节轴驱动作业设备。在其中一些作业设备中，运行期间可能出现转矩峰值，它可能导致作业车辆的动力总成中或者作业设备的构件中产生严重的损坏。在大部分情况下，当作业设备的被驱动的构造单元的运行受阻时，就会出现转矩骤然上升。这例如可能是在用于土地耕耘的回转式驱动的作业设备中、像是例如旋转犁或旋转耙中，工具携带了石块或者异物并且因此阻碍了整个作业设备。类似的情况可能在像压捆机或带有捡取装置的装载车这样的作业设备中出现，它们耦联在作业车辆上并且通过动力输出装置驱动。于是由于可能因为需要容纳的农作物的状态或者由于农作物量过多而在压捆机或捡取装置内形成堵塞，这同样会导致转矩骤然上升。
出于这个原因，相应作业设备的生产商会指示他们的客户，在作业机械的动力输出轴和作业设备的传动输入端之间设置过载保护装置。这个过载保护装置此外也可以在构造上与万向节轴结合起来，并且构造成摩擦离合器。但是相应的过载保护装置也具有显著的缺点。在布置在动力输出轴和作业设备之间的摩擦离合器中，被称为张开(Aufreiβen)的、突然出现的打滑无法被驾驶员立即识别出来，从而让这些摩擦离合器比较快地磨损。此外，布置用作过载保护装置的摩擦离合器会导致转矩受限，这妨碍了通过重复地接合和脱离动力输出离合器让受阻的加装或拖挂装置松开，即所谓的拉开(Wegreiβen)。
此外还公知可用于农业或市政中的带有动力总成的作业车辆，这种动力总成包括驱动机、传动装置、动力输出离合器和至少一个动力输出轴。这类动力总成由DE 40 01 398A1中公知。在此，构造成摩擦离合器的动力输出离合器布置在内燃机的功率支路和用于驱动作业设备的动力输出轴之间。构造成比例阀的控制阀控制着到动力输出离合器的液压操作装置中的压力介质输送，从而通过预设的特征曲线控制着它的接合或脱离过程。此外，这种设施还具有控制设备，在控制设备上联接有用于获取因车而异的值的传感器。这些因车而异的值应该是动力输出离合器的输入侧和输出侧的转速，它们用于获知该动力输出离合器的打滑。此外，这些传感器还要截取取力器离合器输入端和/或输出端上的扭转振动。当在预设的最短时间段内获知了关键的因车而异的值、也就是说例如超过打滑的极限值时，就要持续地断开动力输出离合器。
由DE 40 01 398 A1中公知的方法使得作业机械的车辆驾驶员能够用紧急的且最简单的措施应对加装或拖挂设备的锁死情况，即，驾驶员重复地打开和关闭动力输出装置，从而让加装或拖挂设备被释放。然而因为预设了在脱离动力输出离合器之前允许发生打滑的最短时间段，所以这导致了高的机械负荷，这可能造成发生严重磨损并出现损坏以至于毁坏动力输出离合器。
发明内容
从上述现有技术出发，现在本发明的任务是提供一种方法，这种方法能够识别出动力输出离合器因为受阻的加装或拖挂设备而发生的过度负荷，然而同时也保留了拉开的功能。
该任务从方法技术的角度看从权利要求1的前序部分出发结合它的特征部分得以解决。从设备技术的角度看，该任务的解决从从属权利要求6的前序部分出发结合它的特征部分得以实现。各个紧跟其后的从属权利要求分别给出了本发明的有利改进构造方案。此外，权利要求8、9和10是一种电脑程序产品、一种数据载体以及一种动力总成。
根据权利要求1建议了一种用于运行能液力操作的动力输出离合器的方法，通过该动力输出离合器能够在市政或农业的作业车辆的动力总成中将接在动力输出装置的动力输出轴上的作业设备尤其是与传动装置相连。通过动力输出离合器，为了驱动作业设备，依据压力通过力锁合向动力输出轴传递转矩，其中，动力输出离合器被施加第一离合器压力。
根据本发明设置的是在能预设的持续时间之后检查，是否通过动力输出离合器向动力输出轴传递了最小驱动转速，并且在确认低于这个最低驱动转速时，通过施加第二离合器压力将动力输出离合器完全接合。
通过监控是否达到传递给动力输出轴的最小驱动转速，检查出在被驱动的作业设备或者被驱动的作业设备构造单元上是否存在锁死。如果在该能预设的持续时间内都没有达到最小转速，就得出作业设备受阻的结论并且为了保护动力输出离合器而将其完全接合。在此，借助离合器压力-转矩特征曲线进行对离合器压力的控制，其中，首先对动力输出离合器施加第一离合器压力，这个离合器压力在之后的时间点为了完全接合而被提升到第二离合器压力。第二离合器压力相当于要传递的最大转矩。动力输出离合器被完全接合所起的作用是，使得在动力输出轴停止的同时完整地传递转矩，这就导致实施为内燃机的驱动机被抑制，直到它熄火。随着驱动马达熄火，通过动力输出离合器进行的转矩传递也被中断。
与之相对地，按照DE 40 01 398 A1，当动力输出离合器上出现打滑时，并不彻底地通过动力输出离合器的打开过程实现动力总成的分离。而是要在打滑在一段最短时间段上超过预设的值时，才能进行上述情况。但是，因此偶尔发生的打滑却会导致动力输出离合器提早出现磨损。
为此，这个持续时间要选择得比能依据作业设备确定的、其后能首次确认未受阻的作业设备的起动力矩的时间段更久。相应地，在接通动力输出离合器后以限定的时间段向作业设备传递转矩，以便以这种方式通过拉开达到消除锁死的效果，另一方面，当确认仍然存在锁死时，限制通过动力输出离合器传递转矩的持续时间。
为此，依据作业设备的旋转惯性质量预设这个能预设的持续时间。当作业设备通过总线系统与作业车辆利用信号技术相连，并且因此可以接收到作业设备的特定数据(这些特定数据允许因作业设备而异地选择能预设的持续时间)时，就可以自动地进行这个过程。
作为替选，持续时间也可以依据作业车辆的功率等级来预设。在此，作业车辆的驱动机的最大功率形成预设持续时间的基础，因为功率是能够利用作业车辆可靠运行的作业设备的限制性因素。在此，为了预设持续时间，可以以旋转惯性质量最大的作业设备为标准。
在优选的实施方式中，当低于最低转速时，就输出警告信号，让车辆驾驶员知道确认有锁死，以及因此导致的动力输出离合器的接合和随着而来的驱动机的停机。
在动力总成内，根据本发明的方法优选地通过布置在市政或农业的作业车辆的动力总成中的能液力操作的动力输出离合器的控制设备得以实现，通过该动力输出离合器能连接用于驱动农业的作业设备的动力输出轴。动力输出离合器能以以下方式操控，即，使得这个动力输出离合器依据压力通过力锁合将转矩传递给动力输出轴。为此，动力输出离合器可以被施加第一离合器压力。为了能够识别出因为受阻的作业设备而导致的动力输出离合器过度负荷，然而同时能够获得拉开的功能，控制设备被设立用于：在能预设的持续时间之后检查，是否通过动力输出离合器将最小驱动转速传递给了动力输出轴。在确认低于这个最小驱动转速时，控制设备操控动力输出离合器，从而通过施加第二离合器压力来将动力输出离合器完全接合。
根据本发明的解决方案也可以以电脑程序产品的方式体现出来，该电脑程序产品在其在控制设备的处理器上运行时以软件方式引导处理器，以便执行相配属的作为本发明的主题的方法步骤。在本文中，可被电脑读取的媒介也属于本发明的主题，在这个媒介上以可调用的方式存储了上述的电脑程序产品。
此外还建议了一种市政或农业的作业车辆的动力总成，其包括驱动机、传动装置和被设置用于驱动作业设备的动力输出装置，以及能液力操作的动力输出离合器和至少一个动力输出轴，其中，由动力输出离合器能通过依据压力控制或调节的力锁合将转矩传递给动力输出轴。为此，动力输出离合器可以被施加第一离合器压力。为这个动力输出离合器分配有控制设备，该控制设备被设立用于在能预设的持续时间之后检查，是否通过这个被施加了第一离合器压力的动力输出离合器向动力输出轴传递了最小驱动转速，并且在确认低于这个最小驱动转速时，控制设备操控动力输出离合器，从而通过施加第二离合器压力来将该动力输出离合器完全接合。
优选地，动力输出离合器被构造成多片式离合器。
为了监控通过动力输出离合器对动力输出轴的最小驱动转速的传递，为这个动力输出离合器至少在输出侧分配构造成转速传感器的测量传感器。于是，通过这个被输送了由转速传感器获取的转速的控制设备，基于对信号的评估和与最小驱动转速的比较来识别是否存在作业设备的锁死，并且相应地操控动力输出离合器，以将其完全接合。
本发明不局限于并列的或者与从属的权利要求给出的特征的组合。此外还有可能将各个特征相互结合起来，只要这些特征是从权利要求、接下来对本发明的优选实施方式的说明或者直接从附图中得出的。权利要求通过使用附图标记来参引附图不构成对权利要求的保护范围的限制。
附图说明
本发明的接下来阐述的有利实施方式在附图中示出。其中：
图1示出带有作业设备的作业车辆的高度简化的框图；
图2示出带有加装的未受阻的作业设备的作业车辆的动力输出轴的启动过程图表；
图3示出带有受阻的作业设备的动力输出轴的启动过程图表；以及
图4示出在控制设备识别出阻碍时，带有受阻的作业设备的动力输出轴的启动过程图表。
具体实施方式
在图1中高度简化地示出了农业的作业车辆1，该作业车辆带有联接在其上的作业设备9。作业车辆1在所示实施例中是拖拉机，并且联接在其上的作业设备9是带有实施为捡取装置的构造单元10的装载车。作业车辆1具有动力总成2，这个动力总成构造成具有实施为内燃机的驱动机3、传动装置4和可接通的动力输出装置5。动力输出装置5包括动力输出离合器6，通过这个动力输出离合器可以将用于借助万向节轴8将输出转速传递到需要驱动的作业设备9上的动力输出轴7接通。为了提供标准化的输出转速540转/分、750转/分、1000转/分以及1400转/分，动力输出装置5可以具有变速器。构造成多片式离合器的动力输出离合器6是靠液力操作的。可由动力输出离合器6传递的最大转矩可以依据可调整的离合器压力进行调节。接合或脱离过程以及对离合器压力的控制都通过可电磁操作的比例阀和设置在动力输出离合器6上的蓄能缸进行。通过比例阀对蓄能缸的压力介质供应工作借助液压泵进行。作业车辆1的动力输出轴7通过万向节轴8驱动作业设备9的构造单元10。
为驱动机3、传动装置4以及动力输出装置5分别分配有控制设备11或12或13，它们与其他的——这里并没有进一步示出的——控制设备一起被连入到作业车辆的数据总线系统14中，并且相互通信。其中，控制设备11调节驱动机3，而控制设备12分配给传动装置4，并且能够按照自动化的换挡变速器的方式对传动装置进行调节。分配给动力输出装置5的控制设备13被设立用于通过操作比例阀操控动力输出离合器6，该控制设备与分配给动力输出离合器6的至少一个转速传感器15以及至少一个用作测量传感器的压力传感器16利用信号技术处于连接状态。至少一个转速传感器15在动力输出离合器6的输出侧布置在动力输出轴7侧上。另一个转速传感器15布置在动力输出离合器6的输入侧上，从而可以确定传动装置4和动力输出轴7的转速差。控制设备13从转速传感器15和压力传感器16接收到用于进行评估的信号，以操控动力输出装置5的动力输出离合器6。与预设的转速差的偏差被控制设备13识别为动力输出离合器6上出现打滑，并且推导出超过了允许的转矩。
在图2中示出图表，它示出了带有加装在作业车辆1上的、未受阻的作业设备9或未受阻的构造单元10的动力输出轴7的启动过程。在图表中示出了相对时间的以百分比为单位的马达负荷变化曲线20、以及驱动机3的马达转速变化曲线21、动力输出轴7的转速变化曲线22以及离合器压力变化曲线23。
离合器压力的构建是遵循存放在控制设备13中的特征曲线进行的。随着在时间点t1打开动力输出装置5，动力输出离合器6被施加第一离合器压力pk1，这个离合器压力在预设的离合器压力pkmax以下，该预设的离合器压力相当于需要传递的最大转矩。在时间点t2时达到离合器压力pk1，并且直至之后的时间点t3保持离合器压力pk1恒定。与之相应地，动力输出轴7在时间点t1开始启动，这是通过转速变化曲线22体现的。在这个时间发生动力输出离合器6的滑磨。在时间点t3以后，动力输出轴7的启动过程结束，动力输出离合器6的滑磨阶段结束，这可以借助转速传感器15确定。离合器压力现在提升到通过特征曲线预设的离合器压力pkmax。在时间点t1打开动力输出装置5会导致马达负荷最大程度提升，并且同时让马达转速在动力输出装置5的启动阶段下降。在此，在时间点t1和t3之间的时间段内，发生对驱动机3的抑制。
在图3中示出了带有受阻的作业设备9的动力输出轴7的启动过程图表。作业设备9或构造单元10的锁死导致动力输出轴7的转速变化曲线22从在时间点t1打开动力输出装置5开始直至时间点t4都恒定地保持在零的转速。从时间点t4开始，将离合器压力提升到由特征曲线预设的离合器压力pkmax。在此期间，在从时间点t2至时间点t3的时间段内，向动力输出离合器6施加第一离合器压力pk1。向动力输出离合器6施加第一离合器压力pk1在此经过能预设的时间段直至时间点t3。动力输出离合器6可以滑磨的时间段的长度在控制设备13一方通过针对时间点t3的值得以预先确定。只有在时间点t3以后，才将离合器压力提升到由特征曲线预设的离合器压力pkmax。
马达负荷变化曲线20以及马达转速变化曲线21反映了在此出现的负荷。在时间点t1和t2之间的时间段内，以百分比为单位的马达负荷上升，而马达转速下降。从动力输出离合器6被施加第一离合力pk1的时间点t2开始，马达负荷升到最大值，而马达转速进一步下降。在离合器压力提升到离合器压力pkmax的时间点t3过了以后，在时间点t4因为马达抑制而使得驱动机3熄火。
因此在时间点t2至t4之间的、用Δt表示的时间区间内发生动力输出离合器6以最大转速滑磨，由此使得动力输出离合器6承受极强的温度负载。只有当由于阻碍导致驱动机3熄火时，才能识别出作业设备9或其构造单元10存在阻碍。如果采取靠车辆驾驶员重复开关动力输出装置5的方式来松开受阻的作业设备9或其构造单元10，就会导致至少动力输出离合器6的严重损坏。
图4示出了带有受阻的作业设备9或受阻的构造单元10的动力输出轴7的启动过程图表，其具有由控制设备13根据本发明识别出的阻碍，并且作为其反应相应地操控动力输出离合器6。在时间点t1和t2之间，各个变化曲线20、21、22和23基本上与图3中的变化曲线一致。从时间点t2开始，离合器压力根据离合器压力变化曲线23首先提升到第一离合器压力pk1。动力输出轴7的转速变化曲线从在时间点t1打开动力输出装置5开始直至时间点t4因为阻碍而保持恒定在零转速。
为了识别出现了阻碍，由控制设备13从时间点t3'开始评估由布置在动力输出离合器6的输出侧上的测量传感器即至少一个转速传感器15接收到的信号以便确定动力输出轴7是否达到了最小驱动转速。如果通过评估确定了动力输出轴在能预设的持续时间Δt'之后还没有达到最小驱动转速，那么就推导出作业设备9或它的构造单元10存在阻碍。为了保护动力输出离合器6不因为热负载而受损坏，在识别出阻碍以后作为保护措施将离合器压力升到预设的离合器压力pkmax，在这个预设的离合器压力下传递的是最大转矩。这就导致，正如图4中的马达负荷20及马达转速21的变化曲线所表明一样，驱动机3熄火。
时间段Δt，也就是发生动力输出离合器6滑磨的在时间点t2和t4之间的时间区间因此明显减少。在此，根据本发明的调节还允许作为最简单的方式尝试着首先通过重复地开关动力输出装置5来松开受阻的作业设备9或其构造单元10。
时间点t3'由能预设的持续时间Δt'得出，该能预设的持续时间是从动力输出离合器被施加第一离合器压力pk1的时间点t2开始，直至通过控制设备13对由至少一个转速传感器15获取的动力输出轴7的转速与最小转速执行比较所必须经历的。持续时间Δt'可以依据作业设备9或构造单元10的旋转惯性质量确定，因为这个旋转惯性质量对于首次需要考虑动力输出轴7开始转动的时间点至关重要。如果在作业车辆1和作业设备9之间存在利用信号技术的连接，例如通过像ISOBUS系统这样的总线系统的连接，那么就可以借助可以由作业设备9接收的信息确认，是具有小的旋转惯性质量还是大的旋转惯性质量。通过在控制设备13中存储大量与作业设备的不同旋转惯性质量相对应的、持续时间Δt'的值，能够以简单的方法为各个作业设备选择或自动地预设持续时间Δt'，从而防止因为控制设备13过早地检查输出转速是否超过最低转速而导致错误地确认存在阻碍。
另一种可能性在于，依据作业车辆1的功率等级来预设这个持续时间Δt'，并且将其存储在控制设备13中。功率等级也就是驱动机3可提供的驱动功率对于由作业车辆1在技术上能够可靠运行的作业设备9的大小起决定作用。因此在控制设备13中仅仅存储对应能够可靠运行的最大作业设备9的旋转惯性质量的那个持续时间Δt'的值。这种做法的优点是，例如通过软件升级就能够让根据本发明的功能性被后补地导入到已经处在运行的作业车辆的控制设备上。
附图标记列表
1 作业车辆
2 动力总成
3 驱动机
4 传动装置
5 动力输出装置
6 动力输出离合器
7 动力输出轴
8 万向节轴
9 作业设备
10 构造单元
11 控制设备
12 控制设备
13 控制设备
14 总线系统
15 转速传感器
16 压力传感器
20 马达负荷变化曲线
21 马达转速变化曲线
22 动力输出轴的转速
23 离合器压力变化曲线
pk1 第一离合器压力
pkmax 离合器压力
t、t2、t3、t3'、t4 时间点
Δt、Δt' 持续时间

Claims (12)

1.用于运行能液力操作的动力输出离合器(6)的方法，通过所述动力输出离合器能在市政或农业的作业车辆(1)的动力总成(2)中纳入接在动力输出装置(5)的动力输出轴(7)上的作业设备(9、10)，其中，通过所述动力输出离合器(6)，为了驱动所述作业设备(9、10)依据压力通过力锁合向所述动力输出轴(7)传递转矩，其中，所述动力输出离合器(6)被施加第一离合器压力(pk1)，其特征在于，在能预设的持续时间(Δt')之后检查，是否通过所述动力输出离合器(6)向所述动力输出轴(7)传递了最小驱动转速，并且在确认低于这个最低驱动转速时，通过施加第二离合器压力(pkmax)来将所述动力输出离合器(6)完全接合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述持续时间(Δt')选择得比能依据作业设备(9、10)确定的、到能首次确认未受阻的作业设备(9、10)的起动力矩为止的时间段更久。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，依据作业设备(9、10)的旋转惯性质量预设所述持续时间(Δt')。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，依据作业车辆(1)的功率等级预设所述持续时间(Δt')。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在低于最小转速时输出警告信号。
6.布置在市政或农业的作业车辆(1)的动力总成(2)中的能液力操作的动力输出离合器(6)的控制设备(13)，通过所述动力输出离合器能连接用于驱动农业的作业设备(9、10)的动力输出轴(7)，其中，所述动力输出离合器(6)能以以下方式操控，即，使得所述动力输出离合器依据压力通过力锁合将转矩传递给所述动力输出轴(7)，其中，所述动力输出离合器(6)能被施加第一离合器压力(pk1)，其中，所述控制设备(13)被设立用于：在能预设的持续时间(Δt')之后检查，是否通过所述动力输出离合器(6)将最小驱动转速传递给了动力输出轴(7)，并且在确认低于这个最小驱动转速时，所述控制设备(13)操控所述动力输出离合器(6)，从而通过施加第二离合器压力(pkmax)来将所述动力输出离合器完全接合。
7.根据权利要求6所述的控制设备(13)，通过所述控制设备能执行根据权利要求2至5中任一项或者任意多项所述的方法。
8.用于根据权利要求6或7所述的控制设备(13)的电脑程序产品，通过所述电脑程序产品能执行根据权利要求1至5中任一项或多项所述的方法。
9.具有根据权利要求8所述的电脑程序产品的数据载体。
10.市政或农业的作业车辆(1)的动力总成(2)，所述动力总成包括驱动机(3)、传动装置(4)和被设置用于驱动作业设备(9、10)的动力输出装置(5)，以及能液力操作的动力输出离合器(6)和至少一个动力输出轴(7)，其中，由所述动力输出离合器(6)能通过依据压力控制或调节的力锁合将转矩传递给动力输出轴(7)，其特征在于，为所述动力输出装置(5)分配有控制设备(13)，所述控制设备被设立用于在能预设的持续时间之后检查，是否通过所述动力输出离合器(6)向所述动力输出轴(7)传递了最小驱动转速，并且在确认低于这个最小驱动转速时，所述控制设备(13)操控所述动力输出离合器(6)，从而将所述动力输出离合器完全接合。
11.根据权利要求10所述的动力总成(2)，其特征在于，所述动力输出离合器(6)构造成多片式离合器。
12.根据权利要求10或11所述的动力总成(2)，在所述动力输出离合器(6)的输入侧和输出侧分配有测量传感器，所述测量传感器被构造成转速传感器(15)。
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